Немного о процессе производства электронных приборов

в 0:51, , рубрики: Песочница, производство, разработка, электроника, Электроника для начинающих, метки: , ,

Добрый день, уважаемые хабрачитатели.

Я всегда интересовался промышленной автоматикой, это мир роботов и чётких действий. Но к сожалению, этот мир является довольно закрытым, попасть в работающий цех предприятия, особенно автоматизированный довольно сложно. Сейчас я работаю у российского производителя электроники (рекламировать не буду), и хочу с вами поделиться знаниями и фотографиями рабочего процесса производства электроники.
Прошу прощения за качество фото, в наличии есть только мыльница.

Под катом очень много фоток. Осторожно! трафик.

Опущу скучные детали процесса разработки самой платы. Автор придумывает схему, разводит в пикаде или альтиуме, и заказывает плату на одном из российских заводов. С китайцами не работаем, в связи с постоянными срывами сроков (из-за таможни) и косяками плат (платы потом меняют, но срок их доставки становится от полугода и выше).

Потом плата мультиплицируется. То есть лист текстолита заполняется копиями платы так, чтобы итоговый размер был близок к максимальному. Линии разделения плат обычно просят скрайбировать (надрезать с 2 сторон на небольшую глубину). Не смотря на надрез платы очень сложно сломать руками, они режутся на спец станке.

Немного о процессе производства электронных приборов
Рисунок 1. Платы

Мультиплицировать плату необходимо для снижения трудоёмкости и повышения скорости производства, так как многие операции делаются одновременно.

Производство делится на 2 части. СМД участок, и участок навесного монтажа.

Процесс пайки СМД выглядит следующим образом. На плату наносится специальная паста, которая представляет собой смесь мелко измолотого припоя и флюса. Далее на эту пасту станок расставляет детали, и затем плата отправляется в печку, откуда выходит уже с припаянными деталями.

А теперь подробно о процессе. Для того чтобы намазать пасту только на нужные места, заказывается трафарет. Это тонкий лист жести, в котором лазером прорезаны окошки, в местах, где будут припаяны элементы.
Трафарет зажимается в специальной рамке, которая растягивает его, чтобы он был гладкий и не прогибался (трафареты очень тонкие, от 0.18 мм). Растягивается пневматикой. По краю рамки проложен воздуховод, вроде камеры от колеса, который при подаче давления растягивается сам и растягивает рамку. Далее под трафарет кладётся плата, сверху выдавливается полоска пасты, и специальным скребком, проводится 1 раз, так чтобы паста прошла и заполнила все отверстия.

Немного о процессе производства электронных приборов
Рисунок 2. Трафарет в рамке.

Намазывание пасты очень ответственный процесс. Важно точно совместить плату с отверстиями, и мазать со строго определённым усилием, иначе паста продавливается под трафарет и расплывается, а это замкнутые соседние ножки и брак. Некоторые платы мажут по 2-3 раза (особенно если есть микросхемы с частым шагом), стирают, мажут, стирают, мажут, и так пока не получится идеальный вариант.
На столе бардак потому что сейчас рамка простаивает. Но видно баночку пасты (эта крошечная банка весит полкило), и бутылку спирта, которым стирают пасту, если намазали плохо.

Рисунок 3. Станок для намазывания пасты.
Немного о процессе производства электронных приборов

Из-за огромных потерь времени при намазывании пасты, был куплен вот этот станок. Дадада, эта огромная махина просто проводит по трафарету ракелью… и всё =). Ну, или почти всё. В ней сделан конвейер, 2 платы в очереди на входе, 2 на выходе. И система 2D контроля, которая анализирует что паста намазана правильно и нигде нет пустых мест.

Рисунок 4. Станок для намазывания пасты, вид внутри.
Немного о процессе производства электронных приборов

Вот его фотография внутри. Видно рамку с трафаретом (она вытаскивается), синий шнурок к трафарету, это воздух (для натяжения). Перед рамкой валик со спец тканью (второй конец полосы ткани на валике где то внизу), этой тканью станок вытирает трафарет снизу. В дальней части станка блестят 2 ракели, которыми он мажет пасту. Паста выдавливается на трафарет вручную. Снизу спец камера, смотрящая через полупрозрачную призму одновременно вверх и вниз. Она нужна чтобы совместить реперные точки на трафарете и на плате (для того чтобы совпали все отверстия на трафарете с местами пайки на плате).

Оператор заправляет трафарет, выдавливает на него толстую полоску пасты. Загружает программу для нужной платы (станок при этом изменяет ширину конвейера и узнаёт где искать реперные точки) закрывает крышку, и начинает подавать на вход конвейера платы. На выходе получает намазанные ровно и аккуратно платы и ставит их в спец контейнер.

Далее необходимо расставить на плату СМД компоненты. Этим занимается отдельный станок, который мы рассмотрим подробнее.

СМД компоненты поставляются в лентах. Лента ставится в питатель, спец устройство, которое распаковывает компонент, и позволяет станку его удобно взять.
Так как заправлять ленту в питатель довольно долго, то питателей гораздо больше, чем влазит на станок, и в свободное время они лежат в такой вот полке.

Рисунок 5. Питатели на полке.

Немного о процессе производства электронных приборов

Рисунок 6. Питатель вид сверху.
Немного о процессе производства электронных приборов

Отдельно хотелось бы рассмотреть микросхемы. Они поставляются в упаковке 2 видов, паллетах (многоножечные, с ногами по 4 сторонам), и в пластиковых линейках.

Рисунок 7. Паллета с микросхемами.
Немного о процессе производства электронных приборов

Для паллеты есть специальный столик, куда она крепится зажимами.
Для пластиковой линейки, ставится специальный хитрый питатель. Линейка в нем закрепляется в направляющих, внизу ставится ограничитель, который позволяет выехать только одной микросхеме, и вся эта конструкция вибрирует, для того чтобы микросхемы автоматически сползали вниз.
Снизу видно ручку включения вибрации, и настройки интенсивности.

Рисунок 8. Питатель для микросхем.
Немного о процессе производства электронных приборов

Станок пневматический, и требует огромный объём сверх чистого воздуха. Его питает медицинский компрессор, который стоит в 3 раза дороже моей машины.

Рисунок 9. Общий вид СМД станка.
Немного о процессе производства электронных приборов

Перейдём собственно к самому станку.
В станок загружается «программа» (локальное название файла с параметрами платы), в ней прописаны размеры платы, где какой элемент находится, какой насадкой его брать, и с какой скоростью.

Рисунок 10. Головка СМД станка.
Немного о процессе производства электронных приборов

Элементы расставляет головка, на которой находятся 6 пневматических присосок. У присосок есть сменные насадки, их видно на фотографии, они справа от головки. За головкой видно кусочек стола для паллеты с микросхемами, и питатели на задней стороне станка.
За столом с насадками видно квадратное окошечко, внутри него подсветка и камера. Там станок выравнивает микросхемы (они не всегда лежат ровно).
Количество пневматики и кабелей внушает трепет.

Рисунок 11. Подвод воздуха к головке.
Немного о процессе производства электронных приборов

Питатели подключаются на места помеченные цифрами. Внутри стоит электроника которая детектирует заклинивание и окончание ленты.

Рисунок 12. Питатели в станке.
Немного о процессе производства электронных приборов

Это предшественник большого станка (их у нас 3 штуки), используется редко, так как новый станок работает примерно в 4 раза быстрее. Плату из 170-200 компонентов старый станок обрабатывает за 20-30 минут, новый за 5-8.

Рисунок 13. Маленький СМД станок.
Немного о процессе производства электронных приборов

После того как все элементы установлены станком, оператор визуально проверяет что нет сдвинутых или повёрнутых деталей, и отправляет плату в печь.

Рисунок 14. Печка, общий вид.
Немного о процессе производства электронных приборов

В ней 7 зон, в каждой из которых устанавливается нужная температура. Зоны разделены воздушными ножами (по принципу похоже на тепловую завесу на выходе в торговых центрах). Профиль печи состоит из температур зон, и скорости конвейера. Печь автоматически считает сколько плат она спаяла, и показывает положение плат на конвейере.
Неправильно настроенный профиль грозит непропайкой (если компоненты массивные они не успевают прогреться), или сдвигом элементов.

Рисунок 15. Печка, экран настройки.
Немного о процессе производства электронных приборов

После печки плата проходит визуальный контроль. Я пропущу систему автоматизированного контроля, так как её обучение и работа на ней, это отдельная большая статья.
Затем плата идёт в цех навесного монтажа, где навесные элементы паяются по старинке.

На этом всё. К сожалению, не могу (не умею) залить видео работающего станка, это самое завораживающее зрелище.

Надеюсь в один прекрасный день я найду работу на крупном производстве. Ну а пока радуюсь наличию этого оборудования. Надеюсь вам понравилась моя мини экскурсия.

Автор: alaev

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля